電子裝備維修中在線測試技術的應用探討

徐 徐

（ 江蘇省鹽城技師學院，江蘇 鹽城224000）

故障自檢技術在現代信息技術的支撐之下得以快速發展，其又可以分為在線檢測與功能檢測兩種模式。 在線檢測主要采取的方式是將電子裝備的電路板上的元器件進行逐一排查，通過相關技術手段明確元器件是否發生故障，而功能檢測采用的是通過預設測試點的方式進行電路好壞的判斷。 通過對比兩種測試方式可以看出，在線測試無需測試員具備專業的電路知識，更不需要詳細了解被測電路的工作原理，也不需要相關的儀器儀表以及軟件開發環境，因而得到了大范圍的推廣和應用。

1 在線測試技術

1.1 在線測試技術簡介

在傳統的電子裝備維修檢測當中， 主要是由相關維修人員進行人工測試，其方法是使用萬用表和數字示波器對每個元器件進行單獨測試。 這種傳統的檢測方法對于測試維修人員的要求較高，要求其必須了解相關的電路知識，最起碼要熟悉電路分析基礎、 模擬電子技術基礎以及數字電子技術基礎等相關專業知識，同時還應當具備專業的測試、分析及維修經驗。 做最壞的打算，如果維修人員的專業技能欠缺，專業素養不夠，這樣不僅會導致測試過程緩慢，更嚴重的是還會造成大量的誤判的情況，從而造成十分嚴重的后果。 而在線測試技術的出現很好的解決了這一問題， 在線測試不需要將元器件從電路板上拆除即可對電器件的好壞做出判斷， 同時完成元器件的參數值測量。 在線測試技術是將電路板上的被測元器件在電氣層面上隔離出來，從而注意測量PCB 板上的元器件參數或者是對其進行故障診斷。 在線測試方法不僅步驟更加簡潔，操作更加便捷，同時還實現了精細化的檢測， 從而實現了對復雜電路進行元器件級別的高效檢測。

1.2 在線測試技術的基本原理

電子裝備維修的在線測試技術主要采用后驅動技術來實現電氣隔離，后驅動技術的核心技術主要利用了半導體器件的允許瞬間過載的電氣特性，在某一瞬時值向元器件的前級驅動芯片輸入超負荷的大電流，同時逼迫元器件測試從高到低或者是從低到高的測試順序，從而模擬出隔離前級元器件對被測元器件的作業影響，繼而實現對被測元器件的輸入端口進行測試碼的加入操作。 另外，對于電阻、電感、電容、二極管以及三極管等分立元器件， 實現電氣隔離可以借助運算放大器的虛地特性。真值表功能測試程序庫是電子裝備維修在線測試的數據基礎，利用后驅動技術，在一個極短的時間之內在被測元器件的輸入端口施加一個大電流的驅動信號，這樣就可以測量出其實際的輸出信號， 最后再將測試結果與仿真軟件的仿真結果進行對比。 觀察對比結果，當二者輸出結果一致時，在線測試通過，元器件功能正常；當二者輸出結果不一致時，在線測試不通過，元器件功能異常。

另外，在使用在線測試技術進行電路的故障診斷時，除了用到后驅動技術還會用到模擬特征量掃描技術、數字特征比較技術、自適應技術以及被測器件安全技術等相關技術手段。 隨著計算機技術和現代信息技術的不斷發展， 諸如集成電路測試儀、IC 測試儀以及電路維修在線測試儀等基于在線測試方法的電子裝備維修設備已經發展成熟，雖然市面上的產品類別五花八門但是其所使用的技術以及原理別無二致。 這類在線測試儀器通過計算機控制，電路板無需上電工作即可實現元器件的測試工作，判斷其型號、類別以及設備是否工作正常，從而能夠便捷高效的對各式電路板，尤其是結構較為復雜的電路板，例如數字電路板進行元器件級別的檢測。

2 在線測試的基本方法

在線測試方法根據測試的工作原理進行分類可分為電路在線狀態測試、電路在線功能測試以及電路伏安特性曲線分析測試等三種基本方式。

2.1 電路在線狀態測試

一般而言， 電子裝備器件的輸入與輸出狀態都保持著一定的邏輯關系， 同時各個引腳之間都保持著各不相同的連接關系，在電路板上任一元器件出現故障時電路整體的狀態特征大都會發生一定的變化。 電路在線狀態測試通過預先將正常工作狀態下的電路板上各集成電路及其元器件的狀態特征都提取到狀態數據庫中，當進行故障診斷時再將各元器件的管腳狀態以及連接關系的觀測值與狀態數據庫中的值進行比較，從而可以在最短的時間內快速的找出故障元器件，實現電路的測試工作。 此種測試方法不僅能夠測試元器件庫當中的元器件，而且還能夠測試庫中所沒有的元器件，甚至是PAL、GAL 以及EPLD等專門的可編程器件以及大規模和超大規模的集成電路。

2.2 電路在線功能測試

在使用電路在線功能測試之前， 應當現將在線測試儀器的輸出電源連接專用電源在使用夾具固定在待測電路板上，再使用芯片專用測試夾夾住待測芯片，一切準備就緒之后就可以在在線測試儀中輸入待測芯片的相關數據，就可以進行相關的電路功能測試。 待測試程序運行結束之后，觀察測試結果，若在線測試通過則元器件功能正常；若在線測試不通過則說明元器件功能異常。

2.3 電路伏安（ U-I）特性曲線分析測試

除了上述的電路在線狀態測試和電路在線功能測試， 通常還會采用電路伏安特性曲線分析測試進行電子裝備維修的故障檢測。 首先， 將預設好的具有一定幅頻特性的余弦信號輸入到電路板上的某一個待測節點上。 然后，將在該節點產生的伏安特性關系繪制到坐標系當中， 即電路的伏安特性曲線圖。 常見的電路都具有一定的伏安特性關系，通過觀察伏安特性曲線就能夠得出該待測電路的電特性。

3 在線測試技術在電子裝備維修當中的應用

在線測試技術是一種較為先進的測試技術手段， 能夠勝任絕大多數的工作場景，尤其是電路板級的故障診斷與維修。 利用在線測試儀對電路板進行檢修的連接示意圖如下圖所示。

圖1 在線測試儀對電路板進行檢修連接示意圖

首先，進行電路板的在線測試，若測試通過則無需維修，若測試未通過則需要進一步的電路分析測試工作。 測試未通過的原因主要有以下幾種：芯片的輸入輸出端發生短路、電路各部分存在總線沖突問題、芯片輸入輸出管腳設置不當以及驅動芯片未安裝好等。 另外， 在測量芯片性能時可以將芯片從電路板上取下，使用離線功能測試，這樣可以顯著提高測試的準確度。同時，采用離線功能測試也容易出現問題，這就需要我們采取循環測試的方法， 避免因溫度等外部環境因素而影響測量，最終找出發生故障的元器件。

結束語

隨著現代信息技術和計算機技術的飛速發展， 電子裝備維修的數字化和智能化水平也在逐步提高，傳統的手工測量已經很難滿足現代電子裝備維修的需求，而在線測試技術的出現很好的解決了這一問題。 將在線測試技術應用到實際的電子裝備維修當中，打破了傳統手工方式的局限性，從而顯著提高了維修效率，增強了維修保障能力。